生手与高手的差别在哪?
一个问题的背后永远存在很多问题。就算你从流程的开头按部就班地检查到结尾,也查不出问题的根源。这时候你更需要的是追踪问题的敏锐度。找到关键对象,从对象中解读线索,不断地在实境中学习,才能作出对的诊断。不过,这些能力都不是看操作手册就可以获得的,而是要学会“格物致知”。
大家都知道台湾的半导体制造业很强,但很少有人知道,默默支持台湾半导体产业竞争力的一个关键因素是机台维修。维修做好,生产作业才能不间断。业界保守估计,每年新竹与台南两个科学园区因维修延宕约要亏掉875亿元新台币,这样巨额的损失,几乎等于建一座1英寸晶圆厂的费用,而每座晶圆厂一年可贡献365亿元新台币产值。如此,半导体业一年不小心就丢了1兆元新台币了。
当制程出状况,机台一天没修好,可能就有10批货在制程中产生瑕疵,或50批货停产,这样好几百万元新台币就没了。若是修机台花了20天,总亏损可以高达2000万元新台币。新产品量产时,有些机台维修常常要花100天才找得到故障原因,期间的损失更是不计其数。所以,半导体厂商投入数千万元新台币去建置知识管理系统,一点都不会手软。
这些知识系统对定期保养机台的工程师还算有用,但是对现场工程师就没什么用了。在制程出现故障时,现场工程师要检查好几千道制程,去找出数百台机器中哪一台才是真正的问题根源。这与传统生产线维修大大不同,因为半导体制程不是线性的,而是动态的。一道制程结束后,又要返回去进行前一道制程。
这种回路的观念和人体生理结构很像,类似中医的治疗原理。头痛,往往要医脚,因为你所看到的问题常常只是征兆,而不是病因。遇到这类疑难杂症时,如果还是“头痛医头,脚痛医脚”,将会延误治疗时机,使病情恶化。这样的诊断搜查方式也很像《CSI》剧集里演的一样,必须追踪物证,厘清复杂的线索,反复验证因果关系,才能找到真凶。
也因此,最困扰半导体业的问题是:如何加速培育现场维修人才?一家公司通常要花7年才能培养出独当一面的现场工程师。某零件在何时何地因为某个制程故障而发生了什么问题,在知识系统里可以详实地记载这些维修记录,但这些数据对现场工程师用处不大。因为每次制程都不一样,机台也常常更新。当这些维修知识存入知识系统的那一刻,就注定它已经过时了。所以,花时间去建置知识系统既浪费时间,又消耗人力,做好了也没效。
这个问题随着不少半导体公司爆出工程师过劳死的消息后更加严重。半导体公司现在被迫招收更多年轻人来分摊工作量,以免被控告未尽到善待员工的职责。可是,人多不一定好办事,只会凸显人才培育的问题。更多的新手,渐渐变成熟手,却变不成高手。结果,现场工程师工作更累,因为除了自己堆积了越来越多的工作,还要带更多生手,又不知道该如何才能让这些生手、熟手,成为现场维修的高手。
为什么半导体公司耗费巨资,却还是没法缩短现场工程师的培育期呢?
要了解这个问题,我们必须先理解一个观念:调适学习(Adaptive Learning)。我们先用一个医学例子来说明,然后再回到维修现场,看看一家半导体公司的工程师如何在现场办案。这个概念不只可以应用在半导体机台维修,也可以用于其他“非线性”系统的学习,比如找出病理、追查凶犯。让我们先来看一个“头痛医虫”的故事。
探索频道有一次播放了一个寄生虫的故事,故事是这样的——
约翰一家人住在美国加利福尼亚州,他常运动,一向很健康。一日,约翰在接送小孩途中,突然感觉昏眩。遇到红灯时,他两眼注视着红灯,却看到多层影子。起初,约翰不以为意,以为是工作太累才引起头痛、晕眩。后来,约翰休息了一阵子,病情却越来越严重。有一天,约翰突然无法站立,手也抖到不能拿东西。
约翰意识到事情的严重性,赶紧到附近医院挂急诊,看看身体到底出了什么状况。值班医师判定是耳朵前庭与半规管的问题。于是,医生开了一些消炎与镇定的药,要约翰在医院休息几天。约翰由急诊室进入耳鼻喉科病房。
治疗了一周,约翰以为会恢复正常,但是病情却加重了,他开始产生间歇性癫痫(全身痉挛、继而昏迷)。院方觉得不太对劲,便将约翰送往大型教学医院作进一步诊断,主治大夫是班医师。分析约翰过去的医疗过程后,班医师排除了前庭半规管的问题,转向诊察脑部。约翰先接受基础检查,例如抽血、照X光、扫描心电图。班医师分析这些资料后,排除了高血压、糖尿病等病因。
班医师决定再做脑部计算机断层。一扫描,果真不妙。班医师从计算机断层影像中发现约翰脑中有一块阴影。根据经验,班医师初步判断这应该是脑部肿瘤。他将这个厄运告诉约翰的太太。班医师无法判定这个脑瘤是良性的还是恶性的,也不知道是不是脑癌。他决定进行切片检查。
班医师在约翰脑部开了一个小洞,以内视镜方式取出脑瘤样本送实验室检验。一日后,实验室传来令人惊讶的发现。原来约翰脑中的阴影并不是肿瘤,而是一种不明的寄生虫。这完全出乎班医师的预期,因为一般而言,寄生虫只会活动在肠子或肝脏等部位,很少会在脑子中。
班医师必须确认寄生虫种类,但是检验室从美国境内数据库比对样本,仍无法判断寄生虫类别。他怀疑寄生虫可能来自异国。由于情况紧急,班医师决定亲自进行调查,访谈约翰的太太,设法了解这条不知名寄生虫的来源以及感染途径。
班医师询问约翰5年内的旅游行程,希望找出感染来源。刚开始,约翰的太太回忆说全家这5年内并未离开美国,也都待在伊利诺伊州,没出过远门。班医师又追问约翰近10年内有没有去过落后的国家。这时,约翰的太太才回忆起6年前,家族曾经一起去过非洲某国度假。他们全家还在度假旅馆附近的小湖游过泳。班医师扩大时间与地点询问,找到突破性线索,将寄生虫样本送到国家病理检验室,将搜寻范围锁定在非洲寄生虫。
终于,班医师找到这条寄生虫,它名叫“血吸虫”,原本是寄生在蜗牛身上的幼虫,潜伏期高达20年。约翰在湖里游泳时,血吸虫误将他视为宿主,由皮肤入侵,分泌化学物穿透约翰的毛根,到了他的肝脏,在那下蛋。所以这6年来,约翰的血液中其实早已充满了血吸虫的卵,长大的血吸虫也都会透过排泄排出体外。约翰运气一直不错,所以与血吸虫共存了6年,相安无事。但是,一次偶然的机会,约翰血液逆流,就将血吸虫的卵送到了脑部,于是血吸虫就在约翰的脑子中渐渐成长。血吸虫老化死亡时会释放一种毒素,对脑部神经造成伤害,使约翰全身抽搐,导致癫痫。
知道病因后,班医师马上进行手术,清除约翰脑部的寄生虫,同时用药物清除约翰体内大量繁殖的血吸虫。当然,那次同行25位家族成员中,18人血液中有虫卵。这6年来,血吸虫一直是约翰的家族成员。
约翰的头痛、昏眩不是因为耳朵有问题,他的癫痫也不是肿瘤所引起。医生由肿瘤切片找到寄生虫,了解约翰的生活、旅游脉络后,才找到真正的病因:血吸虫。这个探索过程中,一个问题通常有好几个可能肇因,医生必须不断依情境调整侦查方法,由对象找寻可能线索,了解整个人体系统运作方式后,才有可能找到根本原因。
接下来,我们来看看更复杂的半导体机台维修,看看现场工程师如何由对象推理,找到根本问题。